relatório pressão x temperatura fq1

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO

UNIDADE ACADÊMICA DE SERRA TALHADA

LICENCIATURA EM QUÍMICA

FISICO-QUÍMICA I

PRESSÃO DE VAPOR E A TEMPERATURA: EQUAÇÃO DE CLAUSIUS CLAPEYRON PARA A ÁGUA

Serra Talhada, 01 de dezembro de 2015.

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO

UNIDADE ACADÊMICA DE SERRA TALHADA

LICENCIATURA EM QUÍMICA

FISICO-QUÍMICA I

Professor: Luciano Fraga

Aluno:

José Cleuton da Silva Belarmino

PRESSÃO DE VAPOR E A TEMPERATURA: EQUAÇÃO DE CLAUSIUS CLAPEYRON PARA A ÁGUA

Relatório a ser entregue como avaliação parcial da 2° V.A, da disciplina de Físico-química I, do curso Licenciatura em Química, Unidade Acadêmica de Serra Talhada, ministrado pelo professor Dr. Luciano Fraga.

Serra Talhada, 01 de dezembro de 2015.

SUMÁRIO

1. Introdução2. Objetivos.....................................................................................................53. Procedimento experimental4. Resultados e discursão5. Conclusão6. Referências Bibliográficas........................................................................

5

1. INTRODUÇÃO

A pressão de vapor é aquela exercida pelo vapor de uma substância líquida

quando ocorre o equilíbrio entre essas fases. A pressão de vapor é uma

propriedade característica de líquidos e está relacionada diretamente com as

forças de interação entre as moléculas que formam esse líquido e a

temperatura do sistema. Quanto menor a pressão de vapor, maior são as

forças de atração entre as moléculas e maior a temperatura necessária para se

atingir o ponto de ebulição. Quanto maior a temperatura do sistema maior a

pressão de vapor.

Quanto maior a pressão de vapor mais volátil é o liquido, ou seja, quanto

mais pressão o líquido faz contra a sua superfície mais rápido é a sua

evaporação. Alguns fatores influenciam na pressão de vapor, são eles a

temperatura e a natureza do líquido.

A pressão de vapor de um sistema aumenta com a temperatura até um

ponto crítico. Se o sistema é aberto, a pressão de vapor aumenta com a

temperatura até se tornar igual à pressão externa e, neste caso, se a fase

condensada é um líquido, este entra em ebulição, e a temperatura alcançada é

denominada temperatura de ebulição.

A energia que deve ser fornecida como calor a pressão constante por mol

de moléculas no processo de vaporização é a entalpia de vaporização,

representada por ∆Hvap. Todas as entalpias de vaporização são positivas.

A relação quantitativa entre a variação de pressão em função da

temperatura, a entalpia de vaporização e a entropia molar foi criada por

Clausius e Clapeyron, para um líquido tem-se que:

dp /dT=∆ H v/T ∆V=∆S /∆V

Para temperaturas inferiores a temperatura crítica e pequenas variações de

temperatura, podemos considerar a variação do volume do gás igual ao próprio

volume do gás, ou seja, podemos desprezar o volume do líquido. Supondo que

a fase vapor é um gás ideal e a entalpia ∆H de vaporização é independente da

temperatura (ao menos em um determinado intervalo). Integrando a equação

obtém-se:

ln P=¿−∆ H vap

R .T+C ¿

6

A partir desta equação podemos inferir que há uma relação linear entre

o inverso da temperatura e o lnP e o coeficiente desta reta é o

quociente .

2. OBJETIVOEstudar o comportamento da pressão de vapor da agua em

função da temperatura, através de um experimento simples.

7

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1 Materiais e Reagentes:

Chapa de aquecimento;

Proveta de 100 ml;

Béquer 800 ml;

Bastão de vidro;

Termômetro;

Cubos de Gelo;

Suporte universal;

3.2 Metodologia:

• Adicionou-se certa quantidade de água no béquer de 800 mL;

• Em seguida também foi adicionada uma quantidade de água na proveta

de 100 mL;

• Logo depois se embarcou a proveta no béquer sem que encostasse a

boca da proveta na superfície inferior do béquer, e com cuidado com o volume,

deixando um vácuo, fazendo-se assim um apoio no suporte universal para ser

instalado esse sistema no aquecedor;

• Verificou-se a temperatura ambiente com um termômetro e logo após foi

imerso na água desse sistema, sendo apoiado com o auxílio do suporte

universa, sem que o bulbo do termômetro encostasse-se à parte inferior do

recipiente;

• Ligou-se o aquecedor e aguardou por alguns minutos o aquecimento do

sistema até atingir 75ºC;

8

• Logo ao atingir os 75ºC analisamos o resfriamento da temperatura

fazendo a leitura do termômetro a cada 5ºC de temperatura a ser abaixado,

juntamente com a medida de volume descrita na proveta para esta temperatura

adquirida;

• Foi feita este verificação até obteve a temperatura de 5ºC, e para que

fosse acelerado o resfriamento, adicionamos algumas pedras de gelo e

sequencialmente aferimos uma quantidade da água diretamente do béquer em

um processo dinâmico.

9

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Após o termino do experimento o mesmo demonstrou-se os

seguintes resultados, conforme a tabela a seguir:

Tabela 1: Temperatura para cada volume. Considerando em 1 atm.

Temperatura (°K) Volume (ml)348,15 71343,15 70338,15 72333,15 73328,15 74323.15 75278,15 58

Para que se tivesse ideia da quantidade real do volume de agua, foram-se subtraído 0,2 dos mesmos, e depois os mesmos foram convertidos em litros conforme a tabela a seguir:

Tabela 2: Volume com a subtração de 0,2 ml (Proveta).

Temperatura (°K) Volume (L)348,15 0,0698343,15 0,0708338,15 0,0718333,15 0,0728328,15 0,0738323.15 0,0748278,15 0,0578

4.1 Cálculo para achar o n° de mol do ar na proveta (Gases ideais)

Considerando a temperatura final mais o volume final, foi feito o cálculo para achar o numero de mols do ar na proveta:

10

TF = 5°C + 273,15K = 278,15K

n= P.V/ RT

n= 1x 0,058 / 0,082 x 278,15

n= 2,53 x 10-03 mols

4.2 Cálculo para achar a pressão do ar para cada volume

Depois de encontrados o numero de mols do ar, foram feitos cálculos, afim de achar a pressão parcial do ar para cada volume, através da equação abaixo:

P = nar x RT/ V

T= 348,15 k

Par = nar x RT/ V

Par= 2,53 x 10-03 x 0,082 x 348,15/ 0,0698

Par = 1.02 atm

T= 343,15 k

Par = nar x RT/ VPar= 2,53 x 10-03 x 0,082 x 343,15/ 0,0708

Par = 1,02 atm

T= 338,15 k


Par = 0,97 atm

T= 333,15 k


11

Par = 0,95 atm

T= 328,15 k


Par = 0,92 atm

T= 328,15 k


Par = 0,89 atm

Os resultados obtidos estão presentes na tabela abaixo:

Pressão de vapor (atm) Volume (L)1,02 0,07081,02 0,06980,98 0,07180,95 0,07280,92 0,07380,90 0,0748

Agora que dispomos de todas as pressões parciais para cada volume,

podemos calcular a pressão de vapor, os dados obtidos estão na tabela abaixo:

Pvap = Patm – Par

Pressão de vapor (atm) Volume (L)-0,02 0,07080,02 0,06980,03 0,07180,05 0,07280,08 0,07380,1 0,0748

12

Agora que dispomos de todas as pressões de vapor, podemos traçar um gráfico que relacione as mesmas com a temperatura, conforme o gráfico abaixo:

Feito o gráfico da pressão de vapor X a temperatura, foi traçado um gráfico que relacionado o log Pvap e o inverso da temperatura 1/T:

13

5. CONCLUSÂO

Os líquidos evaporam e quando a evaporação ocorre dentro de um recipiente fechado, um estado de equilíbrio dinâmico é estabelecido, no qual a velocidade de evaporação é igual à velocidade de condensação. A pressão de um gás em equilíbrio com seu líquido é chamada de pressão de vapor do líquido.

Sabe-se também que a pressão de vapor é diretamente proporcional a temperatura, algo que no experimento mostrou-se o contrário. Por meio disso concluiu-se que esse procedimento não foi efetivo para as determinações do objetivo específico, pois como visto nos resultados a pressão de vapor esteve inversamente proporcional à temperatura algo que não está de acordo com a literatura, pois como visto na literatura, a pressão de vapor é diretamente proporcional à temperatura, quanto maior a temperatura, maior será a pressão de vapor, no qual esse erro pode ter sido causado por uma leitura incorreta dos dados, e também erros no procedimento experimental, é importante salientar que casos os dados estivessem corretos, poderia se fazer os cálculos para determinar o coeficiente angular, e por meio deste determinar o ∆H de vaporização da água.

14

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Atkins, P.W., Físico-química.Ed.,7 Oxford University Press.2002

[2] Atkins, Peter. Princípios de química– Porto Alegre: Bookman, 2001.

[3] Transformações físicas. Disponível em: http://rfreire.files.wordpress.com/2012/11/fq_aula-7-termoquc3admica_1.pdf, acesso em novembro de 2015.

[4] Propriedades Coligativas. Disponível em: http://www.soq.com.br/conteudos/em/propriedadescoligativas, acesso em novembro de 2015.

relatório pressão x temperatura fq1

Documents